88 research outputs found

    Closed-Loop Tuning of Cascade Controller for Load Frequency Control of Multi-Area Distributed Generation Resources Optimized by ASOS Algorithm

    Get PDF
    This paper provides closed loop tuning of cascaded-tilted integral derivative controller (CC-TID) for load frequency control (LFC) of micro grid system. A micro grid system is the arrangement of distributed generation resources such as wind turbine generator (WTG), fuel cell (FC), aqua electrolyser (AE), diesel engine generator (DEG) and battery energy storage system (BESS). Different controllers such as proportional integral derivative (PID), two degree of freedom (2DOFPID), three degree of freedom (3DOFPID) and tilted integral derivative (TID) are used not only to sustain the disparity between real power generation and load demand but also accomplish zero steady state error to enrich the frequency and tie power regulations. The anticipated controller encompasses both the value of cascade (CC) and fractional order (FO) controls for better elimination of system instabilities. In the proposed CC-3DOFPID-TID controller, TID controller is castoff as a slave controller and 3DOFPID controller aided the role of dominant controller. The controlled parameters are optimized by adaptive symbiotic organism search (ASOS) algorithm for keen results of difficulties in LFC. To persist in ecosystem, symbiotic relations are predictable by organism through imitators. Further the dynamic behaviours of controller optimized by ASOS, teaching learning based optimization (TLBO) and differential evolution particle swarm optimization (DEPSO) are compared by extensive simulations in MATLAB/SIMULINK. Moreover the supremacy of proposed controller is performed through system dynamics comparison among PID, 2DOFPID, 3DOF-PID and CC-3DOFPID-TID controllers. Finally sensitivity of proposed controller has proven though random load perturbation

    A Comparative Performance Assessment of Evolutionary Fractional Order PID Controllers for Magnetic Levitation Plant with Time Delay

    Get PDF
    322-327Fractional Order controllers have been extensively applied to various fields of science and engineering, since several decades, because of the ability to control more parameters and consequent better control. However, to achieve this advantage, proper tuning of the associated parameters plays an important role. To achieve this objective, this paper employs a multi-agent symbiotic organisms search (MASOS) algorithm for appropriately tuning the parameters of fractional order proportional-integral-derivative (FOPID) controller for stabilizing a magnetic levitation plant (MLP) with time delay. Three different FOPID controllers have been precisely tuned and their performance has been evaluated and compared in this paper. The results demonstrate that the I-PD configuration produces the best performance in terms of time domain as well as frequency domain specifications, when compared with the other configurations

    A Comparative Performance Assessment of Evolutionary Fractional Order PID Controllers for Magnetic Levitation Plant with Time Delay

    Get PDF
    Fractional Order controllers have been extensively applied to various fields of science and engineering, since several decades, because of the ability to control more parameters and consequent better control. However, to achieve this advantage, proper tuning of the associated parameters plays an important role. To achieve this objective, this paper employs a multi-agent symbiotic organisms search (MASOS) algorithm for appropriately tuning the parameters of fractional order proportional-integral-derivative (FOPID) controller for stabilizing a magnetic levitation plant (MLP) with time delay. Three different FOPID controllers have been precisely tuned and their performance has been evaluated and compared in this paper. The results demonstrate that the I-PD configuration produces the best performance in terms of time domain as well as frequency domain specifications, when compared with the other configurations

    Chaotic-based particle swarm optimization algorithm for optimal PID tuning in automatic voltage regulator systems

    Get PDF
    Introduction. In an electrical power system, the output of the synchronous generators varies due to disturbances or sudden load changes. These variations in output severely affect power system stability and power quality. The synchronous generator is equipped with an automatic voltage regulator to maintain its terminal voltage at rated voltage. Several control techniques utilized to improve the response of the automatic voltage regulator system, however, proportional integral derivative (PID) controller is the most frequently used controller but its parameters require optimization. Novelty. In this paper, the chaotic sequence based on the logistic map is hybridized with particle swarm optimization to find the optimal parameters of the PID for the automatic voltage regulator system. The logistic map chaotic sequence-based initialization and global best selection enable the algorithm to escape from local minima stagnation and improve its convergence rate resulting in best optimal parameters. Purpose. The main objective of the proposed approach is to improve the transient response of the automatic voltage regulator system by minimizing the maximum overshoot, settling time, rise time, and peak time values of the terminal voltage, and eliminating the steady-state error. Methods. In the process of parameter tuning, the Chaotic particle swarm optimization technique was run several times through the proposed hybrid objective function, which accommodates the advantages of the two most commonly used objective functions with a minimum number of iterations, and an optimal PID gain value was found. The proposed algorithm is compared with current metaheuristic algorithms including conventional particle swarm optimization, improved kidney algorithm, and others. Results. For performance evaluation, the characteristics of the integral of time multiplied squared error and Zwe-Lee Gaing objective functions are combined. Furthermore, the time-domain analysis, frequency-domain analysis, and robustness analysis are carried out to show the better performance of the proposed algorithm. The result shows that automatic voltage regulator tuned with the chaotic particle swarm optimization based PID yield improvement in overshoot, settling time, and function value of 14.41 %, 37.91 %, 1.73 % over recently proposed IKA, and 43.55 %, 44.5 %, 16.67 % over conventional particle swarm optimization algorithms. The improvement in transient response further improves the automatic voltage regulator system stability for electrical power systems.Вступ. В електроенергетичній системі потужність синхронних генераторів змінюється внаслідок збурень або різких змін навантаження. Ці зміни в потужності серйозно впливають на стабільність енергетичної системи та якість електроенергії. Синхронний генератор оснащений автоматичним регулятором напруги для підтримання напруги на його клемах на рівні номінальної напруги. Декілька методів управління використовуються для поліпшення реакції системи автоматичного регулятора напруги, однак пропорційний інтегральний похідний контролер (PID-контролер) є найбільш часто використовуваним контролером, але його параметри вимагають оптимізації. Новизна. У цій роботі хаотична послідовність, заснована на логістичній схемі, гібридизується за допомогою оптимізації рою частинок, щоб знайти оптимальні параметри PID для системи автоматичного регулятора напруги. Ініціалізація на основі хаотичної послідовності логістичної схеми та найкращий глобальний вибір дозволяють алгоритму вийти із локальної мінімальної стагнації та покращити швидкість збіжності, що дає найкращі оптимальні параметри. Мета. Основною метою запропонованого підходу є поліпшення перехідної реакції системи автоматичного регулятора напруги шляхом мінімізації максимального перевищення, часу встановлення, часу наростання та пікових значень напруги на клемах і усунення помилки у стаціонарного стані. Методи. У процесі настройки параметрів техніку оптимізації рою хаотичних частинок кілька разів пропускали через запропоновану гібридну цільову функцію, яка враховує переваги двох найбільш часто використовуваних цільових функцій з мінімальною кількістю ітерацій,і знайдено оптимальне значення коефіцієнту підсилення PID. Запропонований алгоритм порівнюється з сучасними метаевристичними алгоритмами, включаючи звичайну оптимізацію рою частинок, вдосконалений алгоритм нирок та інші. Результати. Для оцінки ефективності об'єднуються характеристики інтеграла у часі, помноженого на похибки у квадраті, та цільових функцій Цве-Лі Гейнга. Крім того, проводяться аналіз у часовій області, аналіз у частотної області та аналіз стійкості, щоб показати кращу ефективність запропонованого алгоритму. Результат показує, що автоматичний регулятор напруги, налаштований на хаотичну оптимізацію рою частинок, заснований на поліпшенні виходу PID в перевищеннях,часі налаштування та значенні функції перевищує на 14,41 %, 37,91 %, 1,73 % нещодавно запропонований нирковий алгоритм та на 43,55 %, 44,5 %, 16,67 % перевищує звичайні алгоритми оптимізації рою частинок. Поліпшення перехідної реакції ще більше покращує стабільність автоматичного регулятора напруги для систем електроенергетики

    Chaotic-based particle swarm optimization algorithm for optimal PID tuning in automatic voltage regulator systems

    Get PDF
    Introduction. In an electrical power system, the output of the synchronous generators varies due to disturbances or sudden load changes. These variations in output severely affect power system stability and power quality. The synchronous generator is equipped with an automatic voltage regulator to maintain its terminal voltage at rated voltage. Several control techniques utilized to improve the response of the automatic voltage regulator system, however, proportional integral derivative (PID) controller is the most frequently used controller but its parameters require optimization. Novelty. In this paper, the chaotic sequence based on the logistic map is hybridized with particle swarm optimization to find the optimal parameters of the PID for the automatic voltage regulator system. The logistic map chaotic sequence-based initialization and global best selection enable the algorithm to escape from local minima stagnation and improve its convergence rate resulting in best optimal parameters. Purpose. The main objective of the proposed approach is to improve the transient response of the automatic voltage regulator system by minimizing the maximum overshoot, settling time, rise time, and peak time values of the terminal voltage, and eliminating the steady-state error. Methods. In the process of parameter tuning, the Chaotic particle swarm optimization technique was run several times through the proposed hybrid objective function, which accommodates the advantages of the two most commonly used objective functions with a minimum number of iterations, and an optimal PID gain value was found. The proposed algorithm is compared with current metaheuristic algorithms including conventional particle swarm optimization, improved kidney algorithm, and others. Results. For performance evaluation, the characteristics of the integral of time multiplied squared error and Zwe-Lee Gaing objective functions are combined. Furthermore, the time-domain analysis, frequency-domain analysis, and robustness analysis are carried out to show the better performance of the proposed algorithm. The result shows that automatic voltage regulator tuned with the chaotic particle swarm optimization based PID yield improvement in overshoot, settling time, and function value of 14.41 %, 37.91 %, 1.73 % over recently proposed IKA, and 43.55 %, 44.5 %, 16.67 % over conventional particle swarm optimization algorithms. The improvement in transient response further improves the automatic voltage regulator system stability for electrical power systems.Вступ. В електроенергетичній системі потужність синхронних генераторів змінюється внаслідок збурень або різких змін навантаження. Ці зміни в потужності серйозно впливають на стабільність енергетичної системи та якість електроенергії. Синхронний генератор оснащений автоматичним регулятором напруги для підтримання напруги на його клемах на рівні номінальної напруги. Декілька методів управління використовуються для поліпшення реакції системи автоматичного регулятора напруги, однак пропорційний інтегральний похідний контролер (PID-контролер) є найбільш часто використовуваним контролером, але його параметри вимагають оптимізації. Новизна. У цій роботі хаотична послідовність, заснована на логістичній схемі, гібридизується за допомогою оптимізації рою частинок, щоб знайти оптимальні параметри PID для системи автоматичного регулятора напруги. Ініціалізація на основі хаотичної послідовності логістичної схеми та найкращий глобальний вибір дозволяють алгоритму вийти із локальної мінімальної стагнації та покращити швидкість збіжності, що дає найкращі оптимальні параметри. Мета. Основною метою запропонованого підходу є поліпшення перехідної реакції системи автоматичного регулятора напруги шляхом мінімізації максимального перевищення, часу встановлення, часу наростання та пікових значень напруги на клемах і усунення помилки у стаціонарного стані. Методи. У процесі настройки параметрів техніку оптимізації рою хаотичних частинок кілька разів пропускали через запропоновану гібридну цільову функцію, яка враховує переваги двох найбільш часто використовуваних цільових функцій з мінімальною кількістю ітерацій,і знайдено оптимальне значення коефіцієнту підсилення PID. Запропонований алгоритм порівнюється з сучасними метаевристичними алгоритмами, включаючи звичайну оптимізацію рою частинок, вдосконалений алгоритм нирок та інші. Результати. Для оцінки ефективності об'єднуються характеристики інтеграла у часі, помноженого на похибки у квадраті, та цільових функцій Цве-Лі Гейнга. Крім того, проводяться аналіз у часовій області, аналіз у частотної області та аналіз стійкості, щоб показати кращу ефективність запропонованого алгоритму. Результат показує, що автоматичний регулятор напруги, налаштований на хаотичну оптимізацію рою частинок, заснований на поліпшенні виходу PID в перевищеннях,часі налаштування та значенні функції перевищує на 14,41 %, 37,91 %, 1,73 % нещодавно запропонований нирковий алгоритм та на 43,55 %, 44,5 %, 16,67 % перевищує звичайні алгоритми оптимізації рою частинок. Поліпшення перехідної реакції ще більше покращує стабільність автоматичного регулятора напруги для систем електроенергетики

    Advances in Optimization and Nonlinear Analysis

    Get PDF
    The present book focuses on that part of calculus of variations, optimization, nonlinear analysis and related applications which combines tools and methods from partial differential equations with geometrical techniques. More precisely, this work is devoted to nonlinear problems coming from different areas, with particular reference to those introducing new techniques capable of solving a wide range of problems. The book is a valuable guide for researchers, engineers and students in the field of mathematics, operations research, optimal control science, artificial intelligence, management science and economics

    Distributed Control for Collective Behaviour in Micro-unmanned Aerial Vehicles

    Get PDF
    Full version unavailable due to 3rd party copyright restrictions.The work presented herein focuses on the design of distributed autonomous controllers for collective behaviour of Micro-unmanned Aerial Vehicles (MAVs). Two alternative approaches to this topic are introduced: one based upon the Evolutionary Robotics (ER) paradigm, the other one upon flocking principles. Three computer simulators have been developed in order to carry out the required experiments, all of them having their focus on the modelling of fixed-wing aircraft flight dynamics. The employment of fixed-wing aircraft rather than the omni-directional robots typically employed in collective robotics significantly increases the complexity of the challenges that an autonomous controller has to face. This is mostly due to the strict motion constraints associated with fixed-wing platforms, that require a high degree of accuracy by the controller. Concerning the ER approach, the experimental setups elaborated have resulted in controllers that have been evolved in simulation with the following capabilities: (1) navigation across unknown environments, (2) obstacle avoidance, (3) tracking of a moving target, and (4) execution of cooperative and coordinated behaviours based on implicit communication strategies. The design methodology based upon flocking principles has involved tests on computer simulations and subsequent experimentation on real-world robotic platforms. A customised implementation of Reynolds’ flocking algorithm has been developed and successfully validated through flight tests performed with the swinglet MAV. It has been notably demonstrated how the Evolutionary Robotics approach could be successfully extended to the domain of fixed-wing aerial robotics, which has never received a great deal of attention in the past. The investigations performed have also shown that complex and real physics-based computer simulators are not a compulsory requirement when approaching the domain of aerial robotics, as long as proper autopilot systems (taking care of the ”reality gap” issue) are used on the real robots.EOARD (European Office of Aerospace Research & Development), euCognitio
    corecore